淺槽重介分選機(以下簡稱淺槽)用于大型選煤廠的塊煤排矸,也可以用于井下排矸,是煤礦地面選煤廠和井下選煤廠主要分選設備之一。近年來,不僅在我國動力煤選煤廠得到廣泛應用,同時在非金屬礦的拋尾和垃圾分選等非煤領域也得到初步應用。生產(chǎn)實踐表明,淺槽具有處理能力大,分選效果好,對煤質(zhì)波動適應性強和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。該設備為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟效益,為我國動力煤洗選做出了突出貢獻。
1 淺槽的發(fā)展及應用 淺槽利用阿基米德原理,待分選物料在槽體中按密度進行分選,槽體采用敞開式,并且用刮板排料。國內(nèi)淺槽的研究始于20世紀80年代,同期,平朔安太堡和安家?guī)X選煤廠從國外引進了丹尼爾斯重介質(zhì)分選機,用于分選150~13mm塊煤,由于該設備具有易操作、易維護、低投資和高效率等特點,在我國很快得到認可。在此之前,用于塊煤分選的重介質(zhì)分選機多為斜輪、立輪。 2000年左右,我國煤炭入選率約為20%,以煉焦煤洗選為主,動力煤入選率較低?!笆晃濉薄ⅰ笆濉逼陂g,隨著環(huán)保壓力增加,空氣霧霾嚴重,國家加大環(huán)保力度,使煤炭產(chǎn)品市場競爭日益增加,動力煤入選率快速提高,“十二五”期間我國煤炭入選率達到了50%,到“十三五”末期,煤炭入選率將達到70%,新增入選煤炭大部分為動力煤。淺槽特點是處理量大,同時又具有較高的分選精度,所以在動力煤分選中發(fā)揮了巨大作用。2002年,保德選煤廠首次在神東地區(qū)使用淺槽分選塊煤,在此之后,神東地區(qū)新建選煤廠基本為塊煤淺槽分選工藝。 2 淺槽相關問題解析 淺槽重介分選機(以下簡稱淺槽)用于大型選煤廠的塊煤排矸,也可以用于井下排矸,是煤礦地面選煤廠和井下選煤廠主要分選設備之一。近年來,不僅在我國動力煤選煤廠得到廣泛應用,同時在非金屬礦的拋尾和垃圾分選等非煤領域也得到初步應用。生產(chǎn)實踐表明,淺槽具有處理能力大,分選效果好,對煤質(zhì)波動適應性強和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。該設備為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟效益,為我國動力煤洗選做出了突出貢獻。 2.1 原煤泥化問題對淺槽的影響 近年來,隨著礦井煤質(zhì)變差,原煤泥化嚴重,循環(huán)水系統(tǒng)濃度增加,重介質(zhì)懸浮液黏度急劇上升,導致淺槽介質(zhì)流系統(tǒng)堵塞嚴重,分選環(huán)境惡化,而淺槽介質(zhì)流是否暢通,決定了物料的分層效果及分選精度,是整個分選過程中至關重要的環(huán)節(jié)。 神東洗選中心各選煤廠基本為塊煤淺槽分選工藝,由于上升流堵塞導致設備無法正常工作的情況普遍存在,且造成了一系列不良后果,最終導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,精煤回收率下降,洗選成本上升,人力資源浪費,淺槽壓煤風險增大等。因此,在對神東洗選中心淺槽分選工藝系統(tǒng)進行了深入研究,通過對入料性質(zhì)和淺槽結構參數(shù)對上升流影響的研究和試驗,得出了最終的解決方案,并對現(xiàn)場淺槽分選機結構參數(shù)及工藝系統(tǒng)進行了優(yōu)化。例如對布流板孔的布置方式、開孔率、結構進行優(yōu)化,對上升流介質(zhì)斗內(nèi)部結構參數(shù)進行改進,對上升流管路布置方式和結構進行改進,對淺槽上下游脫水脫介分級設備進行改進等措施,解決了淺槽分選系統(tǒng)上升流易堵塞的問題,節(jié)約了人力成本和生產(chǎn)成本,為其他采用塊煤淺槽工藝的選煤廠解決同類問題提供了指導和借鑒。 2.2 淺槽入料粒度下限問題 降低淺槽入料粒度下限可以最大程度回收精煤。以前,各動力煤選煤廠多為200~25mm粒級入淺槽分選,<25mm粒級不分選。隨著弛張篩分級工藝在選煤廠的推廣應用,分選粒度可以低至6mm,>6mm原煤入淺槽分選,<6mm原煤不入選。將淺槽的分選粒度下限降低到6mm,最大程度地提高了精煤產(chǎn)率。但是,較寬的分選粒度范圍,使產(chǎn)品中錯配物增加,分選效果變差。首先,密度不同的物料在淺槽實現(xiàn)按密度分選,必須使最大顆粒與最小顆粒的粒度比小于等沉顆粒的等沉比,降低淺槽分選粒度下限后,較寬的分選粒度范圍會導致分選失敗。其次,由于末煤量的增加,顆粒上粘連煤泥量會增加,懸浮液中次生煤泥量增加,從而增加懸浮液黏度,使脫介篩的脫介效果變差,介耗增加。再次,降低淺槽入料粒度下限后,小顆粒物料的干擾沉降速度較低,要想保證一定的分選精度,物料分選時間就需增加,從而降低了處理能力。 針對這個問題,可控制入料粒度的上限,盡量縮小入料粒度范圍,同時減少介質(zhì)循環(huán)量,以延長分選時間,在一定程度上保證分選效果;可采取加大分流量的方法,控制懸浮液中煤泥含量,控制懸浮液黏度,消除不利因素;還可增加淺槽分選長度,確保原煤在懸浮液中的分選效果。一般末煤分選長度過短,煤流容易發(fā)生“短路”,增加分選長度,相對增加了原煤在懸浮液中的分選時間,有助于提高分選效果。另外,采用分段洗選的方法,將之前的寬入料粒級變?yōu)閮蓚€窄粒級,使之分別進入較大塊煤淺槽和較小塊煤淺槽,可解決入料粒度范圍寬引起的一系列問題。 2.3 淺槽分選鄰近密度產(chǎn)物的問題 在淺槽實際應用中,當分選密度附近物料偏多,原煤可選性級別為難選甚至極難選時,會造成懸浮在槽體中的物料偏多,且越積越多,嚴重時會發(fā)生壓槽事故。因此,當遇到大量懸浮物無法排出的情況時,可以微調(diào)分選密度,使懸浮在槽體中的物料盡快上浮或下沉,以解決物料在槽體內(nèi)的積聚問題。 2.4 主動排料機構在淺槽中的適應性 淺槽主動排料機構,即在淺槽溢流堰位置增設快速排料裝置,加快精煤排出速度。淺槽處理的塊煤粒度上限是200mm,生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生因破碎粒度控制不嚴而出現(xiàn)超大塊原煤進入現(xiàn)象,引起精煤無法排出槽體,堵塞溢流堰甚至發(fā)生溢槽事故。因此設置一套精煤主動排料機構,就可避免此類事故的發(fā)生。 主動排料機構不僅可以提高溢流區(qū)排料粒度上限,還可以降低介質(zhì)循環(huán)量。目前,淺槽的介質(zhì)循環(huán)量約為200~250m3/h,而設置有排料機構的立輪和斜輪分選機每米槽寬的介質(zhì)循環(huán)量約為100m3/h。因此,淺槽在增加主動排料機構后,預計可減少一半的介質(zhì)循環(huán)量,同時可節(jié)省電耗并延長介質(zhì)泵和相應管路的使用壽命。另外,主動排料機構減少水平流,使流場更加穩(wěn)定,更有利提高分選效果。 2.5 溢流堰返流問題 淺槽正常分選或停車時,部分物料因水平流的壓力較大有可能一直漂浮在液面上無法排出。在選擇淺槽配套的合格介質(zhì)泵時,如果合格介質(zhì)泵揚程過高,在給介時,有可能發(fā)生沖擊流場形成漩渦,導致溢流堰處往回返料,雖然可以通過降低合格介質(zhì)泵的頻率或調(diào)低合格介質(zhì)泵出料管路閥門的開度來降低給介壓力,但合介流量會受到影響,出現(xiàn)因流量偏小而導致溢流堰處堵料的問題。因此在選擇合格介質(zhì)泵時,一定要考慮壓力過大而導致的溢流堰返流問題。 2.6 出入溜槽設計問題 淺槽入料溜槽銜接分級篩或脫粉篩,出料溜槽連接固定篩及脫介篩。溜槽設計是否合理,是煤流是否順暢的必要條件。在生產(chǎn)實踐中,淺槽入料溜槽連接一臺或兩臺入料篩,入料篩寬度小于淺槽入料寬度的情況居多,應沿淺槽入料全寬布置入料,使煤流沿入料全寬均勻給入淺槽,一則充分利用淺槽入料寬度,保證處理能力,二則消除入料位置的漩渦,使分選流場穩(wěn)定。 淺槽出料溜槽也存在同樣問題,應沿溢流堰全寬布置溜槽。精煤脫介篩寬度一般小于淺槽溢流堰寬度,在設計中需要一個收口,此收口應遠離淺槽溢流堰。例如,在寧煤金鳳選煤廠設計中,淺槽溢流出口溜槽由于收口過近,以致于降低了設備的處理能力,而且在被遮擋住的溢流堰內(nèi),懸浮液形成了漩渦,對物料分選不利。 2.7 設備的可靠性問題 淺槽作為塊煤重介系統(tǒng)的核心設備,應具備較高的可靠性,一是采用可靠的零部件;二是減少故障點;三是在實現(xiàn)功能的前提下,盡量簡化機械結構。淺槽驅(qū)動結構的設計及選型(如電機、減速器等)一定要采用可靠性高的產(chǎn)品,聯(lián)軸器、減速器與主軸的聯(lián)接為空心軸聯(lián)接,安裝精度要求較高,一般生產(chǎn)現(xiàn)場達不到制造廠的安裝條件,不利于設備檢修。由此可根據(jù)淺槽工況特點,采用拆卸方便且體積更小的蛇形彈簧聯(lián)軸器聯(lián)接。安裝時,允許有不同的軸度,方便驅(qū)動裝置檢修。軸承潤滑可采用先進可靠的集中潤滑系統(tǒng),實現(xiàn)對主、從動軸及調(diào)節(jié)軸軸承集中定時定量供油脂,保證所有軸承的正常運行。張緊裝置可采用油脂張緊或絲杠張緊。 2.8 易損件問題 淺槽易損件的更換是現(xiàn)場維護的重要內(nèi)容,因此易損件性價比和便捷更換是淺槽日常維護的基本要求。淺槽易磨損部件較多,鏈條、鏈輪、刮板、襯板以及滑軌等都屬于易損件,如果不充分考慮性價比,將會使運行成本增加。加強對鏈條耐磨性的研究,選用優(yōu)質(zhì)的合金材料,采用特殊的熱處理工藝,可提高易損件的性價比。第一代滑軌均采用耐磨材料整體鑄造,由于硬度較高,鑄造后加工成本偏高,因此往往將毛坯作為成品使用,在現(xiàn)場更換時,因鑄造精度差而出現(xiàn)無法安裝的情況。目前第二代滑軌采用可加工普通材料母體+特殊材料護板的形式,使成本得到降低,安裝更為方便。 3 結 論 (1) 在當前技術條件下,淺槽的大型化和自動化已基本實現(xiàn),部分選煤廠實現(xiàn)了無人值守。但我國煤炭資源分布廣,煤質(zhì)差別大,采用單一結構參數(shù)和工藝布置來應對物料分選,不能最大程度發(fā)揮淺槽的優(yōu)勢,對物料的洗選也不具有針對性。應根據(jù)入料粒度組成、鄰近密度物含量、介質(zhì)系統(tǒng)中煤泥含量等,有針對性地對淺槽結構進行精細化和個性化設計。 (2) 設備智能化主要包含兩方面內(nèi)容:一是設備本身的智能檢測,例如淺槽張緊裝置可以根據(jù)鏈條受力情況自主調(diào)整松緊,鏈條鏈輪嚙合時接觸面積檢測壽命,按上下滑軌之間間距來自主檢測更換時間等;二是塊煤分選系統(tǒng)的智能化,通過對介質(zhì)系統(tǒng)的黏度、煤泥含量、物料粒度變化等大數(shù)據(jù)進行分析,自主調(diào)節(jié)介質(zhì)循環(huán)量、上升流和水平流比例等參數(shù),使分選效果趨近于完美。